НИШ - Высшая школа экономики

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования МИЭМ
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Факультет Электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины
Сверхширокополосные электромагнитные воздействия и защита РЭС
Специальность: 210201.65 Проектирование и технология радиоэлектронных средств
Автор программы: Балюк Николай Васильевич, доктор технических наук, профессор,
balyknwwa@mail.ru
Одобрена на заседании кафедры
Радиоэлектроники и телекоммуникаций «___»____________ 2012 г
Зав. кафедрой С.У. Увайсов
Рекомендована секцией УМС
Председатель
Утверждена УС факультета
Ученый секретарь
«___»___________ 2012 г
«___»_____________2012 г.
Содержание
Содержание ................................................................................................................... 2
Предисловие ................................................................................................................. 3
Учебные материалы по программе ............................................................................. 4
Почасовой график лекционного курса и практики ................................................... 5
Цель изучения курса .................................................................................................... 7
Контроль ....................................................................................................................... 7
Итоговая аттестация ..................................................................................................... 7
2
Предисловие
Лекции по настоящей программе призваны повысить знания студентов в сфере
обеспечения электромагнитной устойчивости и стойкости при проектировании узлов,
блоков, аппаратуры и систем электронного оборудования, а также при оценке состояния
объектов на этапах предварительных и государственных испытаний.
Лекционный курс охватывает следующие профессиональные задачи:
 обеспечение стойкости объектов в условиях воздействия электромагнитных
факторов природного и техногенного происхождения.
 разработку программ и методик испытаний
объектов на стойкость к
сверхширокополосному (СШП) электромагнитному импульсу (ЭМИ) с учетом
требований национальных и международных стандартов.
 обоснование технических решений по обеспечению устойчивости и стойкости
объектов на основе математических моделей
на различных этапах
проектирования с использованием инженерных методик расчета.
 выбор наиболее рациональных с точки зрения защиты от СШП ЭМИ
технических решений на всех этапах жизненного цикла изделия;
Повышение квалификации студента направлено на то, чтобы специалист мог в
своей профессиональной деятельности:
 осуществлять сбор, отработку, анализ и систематизацию научно-технической
информации по вопросам проектирования электронных средств (ЭС) с учетом
воздействия мощных электромагнитных импульсов;
 изучать специальную литературу и другую научно-техническую информацию,
достижения отечественной и зарубежной науки и техники в области испытаний
и защиты электронных средств от действия СШП ЭМИ;
 осуществлять разработку конкурентоспособной продукции, отвечающей
стандартизованным требованиям по мощным ЭМИ;
 проводить выбор методов и средств испытаний РЭС на воздействие СШП
ЭМИ;
 участвовать в экспериментальных исследованиях воздействия мощных
электромагнитных полей на аппаратуру, системы и объекты с целью
определения их стойкости;
 рассматривать предложения по совершенствованию конструкции электронных
средств, которые направлены на обеспечение требований стандартов, давать
заключения о целесообразности использования средств обеспечения стойкости
к ЭМИ;
 участвовать во внедрении разработанных технических решений и проектов, в
оказании технической помощи и осуществлении авторского надзора при
изготовлении, испытаниях и сдаче в эксплуатацию проектируемых изделий.
Настоящий курс лекций направлен на то, что после его изучения студент будет
знать:
 основные нормативные материалы по вопросам оценки стойкости объектов к
СШП ЭМИ;
 технические характеристики существующей экспериментальной базы ЭМИ;
 методы и средства повышения стойкости электронного оборудования к
внешним электромагнитным воздействиям;
 методики оценки параметров ЭМИ;
3

специальную
научно-техническую
литературу
по
методологии
электромагнитной стойкости;
 проводить измерения параметров СШП ЭМИ и устройств на их основе;
 использовать пакеты программ по расчету воздействия СШП ЭМИ на РЭС.
Материал лекций построен на основе знаний в области физики возникновения
электромагнитного импульса, методов и средств воспроизведения параметров ЭМИ и
методов и средств защиты.
В курсе лекций рассматривается 12 основных тем:
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭМИ.
2. ПАРАМЕТРЫ ЭМИ.
3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭМИ НА РЭС И ЭВС.
4. НАЦИОНАЛЬНЫЕ И МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ ПО ЭМИ.
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА ЭМИ.
6. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ.
7. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ.
8. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ЭНЕРГИЙ.
9. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ.
10. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ.
11. КОНЦЕПЦИЯ ЗАЩИТЫ.
12. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ПРОБЛЕМЕ ЭМИ
Каждая тема включает несколько разделов и заканчивается контрольными вопросами.
Учебные материалы по программе
Учебные материалы по программе включают конспект авторских лекций на
бумажном и электронном носителях, учебные пособия по ЭМИ.
Базовые учебники:
1. Уилльямс Т. ЭМС для разработчиков продукции.  М.: Издательский дом
"Технологии", 2004.  540 с.
2. Кечиев Л.Н., Степанов П.В. ЭМС и информационная безопасность в системах
телекоммуникаций. -М.: Издательский Дом "Технологии", 2005. − 320 с.
3. Кечиев Л.Н., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от воздействия
статического электричества. Учебное пособие для вузов. -М.: Издательский Дом
"Технологии", 2005. − 352 с.
4. Уилльямс Т.,. Армстронг К. ЭМС для систем и установок. - М.: Издательский Дом
"Технологии", 2004 г.  508 с.
5. Балюк Н.В., Кечиев Л.Н., Степанов П.В. Мощный электромагнитный
импульс: воздействие на электронные средства и методы защиты - М.: Издательский
Дом "Технологии", 2008 г.  478 с.
6. Балюк Н.В., Болдырев В.Г., Булеков В.П., Кечиев Л.Н., Кириллов В.Ю.,
Литвак И.И., Постников В.А., Резников С.Б. Электромагнитная совместимость
технических средств подвижных объектов. Учебное пособие. - М.: МАИ, 2004 г.
4
Почасовой график лекционного курса и практических занятий
№
п/п
Наименование лекции
Часы
2
Тема 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭМИ
Цель. Задачи. Направления исследований проблемы ЭМИ.
Термины, основные понятия. Устойчивость и стойкость
технических средств.
Тема 2 ПАРАМЕТРЫ ЭМИ.
2
3
Описание ЭМИ - обстановки. Источники ЭМИ. Физика
образования и общая характеристика ЭМИ. Амплитудновременные параметры и формы ЭМИ. Энергетический спектр
ЭМИ.
Практические занятия по изучению физики образования и
параметрам ЭМИ.
Тема 3 ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭМИ НА РЭС И ЭВС.
Воздействие ЭМИ на технические средства. Наведенные помехи
от ЭМИ. Токи и напряжения в элементах РЭС и ЭВС.
Классификация ЭМИ – обстановки при воздействии ЭМИ на
технические системы. Поражающее действие ЭМИ.
Экспериментальные данные по воздействию ЭМИ на системы
и объекты.
Практические занятия по расчету воздействия ЭМИ на
элементы аппаратуры и технические средства. Инженерные
методы расчета.
2
1
4
5
Тема 4 СОСТОЯНИЕ РАБОТ ПО РАЗРАБОТКЕ
НАЦИОНАЛЬНЫХ И МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ
ПО ЭМИ
Основные положения. Электромагнитная обстановка. Описание
электромагнитной обстановки для излученных и наведенных
помех. Классификация условий ЭМИ - обстановки. Требования
стандартов по параметрам ЭМИ. Нормы и общие технические
требования к средствам защиты для излученных и наведенных
помех. Средства измерений и испытаний. Технические
требования и методы испытаний для аппаратуры и систем.
Направления перспективных исследований по разработке
международных стандартов.
2
2
8
2
Изучение материалов подкомитета 77с – сайт WWW. IEC.CH
Практика по изучению стандарта МЭК 61000-2-13.
Тема 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА ЭМИ.
6
Имитаторы ЭМИ. Концепция развития, принципы построения и
требования. Стационарные и подвижные имитаторы.
Формирование полей. Современное состояние
экспериментальной базы ЭМИ в России и в ведущих странах
мира.
4
5
6
7
8
9
10
Тема 6 ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
Параметры импульсов. Классификация методов измерений.
Измерительно-регистрирующие комплексы. Средства
измерений параметров нагружения, реакции объектов и
аппаратуры. Методы измерения полей в различных временных и
амплитудных диапазонах. Требования к средствам измерений
Тема 7 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ПОЛЕЙ,
ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ.
Методы измерения больших полей, токов и напряжений.
Измерение реакции аппаратуры. Требования и погрешности.
Тема 8 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ЭНЕРГИЙ.
2
Пироэлектрические системы. Методы измерения энергий, токов.
Требования и погрешности.
Тема 9 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ИСПЫТАНИЙ.
Методики выполнения измерений. Системы и программа
измерений. Эталоны. Измерительные генераторы.
2
Тема 10 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ.
Методы испытаний оборудования и систем. Требования.
Воспроизведение полей, токов и напряжений. Прямые и
косвенные методы испытаний. Выбор уровней жесткости при
испытаниях на стойкость.
Испытания на действие излученных и наведенных помех.
Испытательное оборудование.
Системы измерений. Испытательный объем. Испытательные
установки для лабораторных и стационарных испытаний.
Методика испытаний. Испытания подвижных и стационарных
объектов. Испытания средств защиты. Метрологическое
обеспечение испытаний. Схемы испытаний, испытательные
приспособления и установки.
Критерии оценки результатов испытаний. Оценка
устойчивости. Испытания для обеспечения качества при
производстве аппаратуры. Требования к документации.
Результаты и отчеты по испытаниям.
Решение практических задач по методам испытаний объектов,
изучение стандартов МЭК серии 61000-4 и оборудования
отечественных производителей.
11
Тема 11 КОНЦЕПЦИЯ
2
2
2
2
2
2
2
10
ЗАЩИТЫ.
Управление потоком электромагнитных помех. Принципы
защиты. Общие положения. Зонирование.
Защита от излученных и наведенных помех. Сравнительный
анализ принципов защиты от ЭМИ. Защитные устройства.
6
2
2
12
Выбор защитных устройств от излученных и наведенных
помех. Требования к средствам защиты от ЭМИ. Схемы
защиты. Концепция защиты зданий и аппаратуры от молнии.
Практика конструирования. Методы повышения
помехозащищенности: конструктивные, схемные и структурнофункциональные.
12. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ПРОБЛЕМЕ ЭМИ.
2
Деловая игра на тему: «Разработка технических
систем стойких к воздействию ЭМИ с учетом требований
нормативных документов».
4
Направления перспективных исследований по проблеме ЭМИ.
Электромагнитное оружие. Прогнозирование результатов
воздействия ЭМИ и решение практических задач по защите от
ЭМИ на уровне экспертных оценок. Прием рефератов. Зачеты.
Посещение уникальной экспериментальной базы ЭМИ (по
назначению)
6
4
Самостоятельная работа - 62 час
Цель изучения курса
Получение необходимого объема теоретических и практических знаний в области
защиты электронных средств с учетом требований стандартов по ЭМИ, а также освоение
соответствующих методов расчета для решения инженерных задач.
Контроль
Контроль осуществляется путем устного опроса и проверки рефератов, тематика
которого согласовывается со слушателем.
Итоговая аттестация
Итоговая аттестация-зачет проводится по итогам устного опроса, проверки
рефератов и проведения деловой игры на тему: «Разработка технических систем стойких к
воздействию ЭМИ с учетом требований нормативных документов».
Составитель
д.т.н., профессор
Балюк Н.В.
7